一、系統集成:安裝復雜
戶用儲能是結合多種能源、面向普通家庭的復雜系統,大部分用戶希望可以當做“家用電器”使用,這就對系統安裝提出了更高的要求。
目前市面上戶用儲能在現場安裝復雜、耗時長的問題已然成為部分用戶最大的困擾。目前,市場上戶用儲能系統方案主要有低壓儲能和高壓儲能兩種。
1.戶用低壓儲能系統(逆變器和電池分散):
戶用低壓儲能系統是指電池電壓范圍40~60V的儲能系統,由若干個電池并聯后連接到逆變器,經逆變器內部的隔離DC-DC,在母線處與光伏MPPT輸出的直流電交匯耦合,最終通過逆變輸出轉化為交流電并網,部分逆變器具備有后備輸出功能。
圖1戶用低壓儲能系統圖
戶用低壓儲能系統主要問題:
①逆變器和電池獨立分散,設備重,安裝困難;
②逆變器和電池的連接線無法標準化,需要現場加工;
從而導致整個系統安裝耗時較長,并增加成本。
2.戶用高壓儲能系統:
戶用高壓儲能系統電池簇采用兩級架構,由若干個電池模組串聯經高壓控制箱輸出,電壓范圍一般為85~600V,電池簇輸出連接到逆變器,經逆變器內部DC-DC單元,在母線處與光伏MPPT輸出的直流電交匯耦合,最終通過逆變輸出轉化為交流電并網,部分逆變器具備有后備輸出功能。
圖2戶用高壓儲能系統圖
戶用高壓儲能系統主要問題:
為了避免將不同批次的電池模組直接串聯使用,需要在生產、出貨、倉庫、安裝各環節做好嚴格的批次管理,這就要求投入大量的人力和物力,且過程會非常的繁瑣復雜,同時也給客戶備貨帶來困擾;
另外,電池的自耗電、容量衰減原因會造成模組之間的差異被拉大,一般的系統在安裝前需要進行檢查,如果模組的差異較大,還要求進行人工補電,耗時耗力。
二、電池容量失配:模組差異致容量損失
1.戶用低壓儲能系統并聯失配
一般傳統戶用低壓儲能系統電壓范圍為40~60V,通過多個電池組并聯實現擴容。由于電芯、模組和線束存在差異,內阻高的電池充電/放電電流小、內阻低的電池充電/放電電流大,部分電池長期無法滿充/滿放,進而導致電池系統部分容量損失。
圖3戶用低壓儲能系統并聯失配示意圖
2.戶用高壓儲能系統串聯失配
戶用高壓儲能系統一般電壓范圍在85~600V,通過多個電池模組串聯來實現擴容。根據串聯電路特性,每個模組的充放電電流一致,但由于模組容量存在差異,容量小的電池先充滿/放空,導致部分電池模組長期無法被充滿/放空,電池簇部分容量損失。
圖4戶用高壓儲能系統并聯失配示意圖
三、產品運維:技術與成本門檻過高
為了保障戶用儲能系統可靠安全運行,做好運維是行之有效的措施之一。
但是,由于戶用高壓儲能系統架構相對較為復雜,對運維人員專業水平要求高,在實際使用過程中,經常會出現維護困難、耗時耗力的問題,主要原因有以下兩點:
①定期維護,需要給電池組進行SOC校準,容量標定或者主回路檢查等。
②電池模組異常時,常規鋰電池不具備自動均衡功能,需要維護人員到現場進行人工補電,無法快速響應客戶需求。
四、新舊電池混用:加速新電池老化與容量失配
對于戶用低壓儲能系統鋰電池新舊混并,電池內阻差異大,容易造成環流,電池溫度升高,會加速新電池老化;
而戶用高壓儲能系統,新舊電池模組串聯混用,由于木桶效應,新電池模組只能以舊電池模組的容量來使用,電池簇會出現嚴重的容量失配。
例如新模組的可用容量為100Ah,舊模組的可用容量為90Ah,如果將它們混合使用,電池簇能使用的容量只有90Ah。綜上所述,一般不建議新舊鋰電池直接串聯或并聯使用。